（地球探测与信息技术专业论文）vsp射线追踪模拟与处理方法研究及应用.pdfVIP

v s p 射线追踪模拟与处理方法研究及应用 摘要 v s p 法是一种井中地震观测技术。与地面地震相比，v s p 资料信噪比高， 分辨率高，波的运动学和动力学特征明显。v s p 技术提供了地下地层结构同地面 测量参数之间最直接的对应关系，可以为地面地震资料处理、解释提供精确的时 深转换及速度模型，可以可靠识别地震反射层地质层位，改善地面地震资料解释 效果，甚至可以利用v s p 资料研究岩性和储层物性。所以，v s p 技术是一种很有 前途的地震观测技术 根据v s p 野外观测方式不同，采集v s p 资料上其地震波信息同地面地震剖面 很不相同，最明显不同是v s p 剖面上出现了上行波和下行波两大类波组。v s p 剖 面上地震波信息不同，决定了v s p 处理也有别于地面地震数据，最明显差异就是 v s p 资料必须经过波场分离这个数据处理阶段，然后才能分别利用下行波和上行 波信息对v s p 资料进行解释和反演。除波场分离外，v s p 处理还有许多其它独特 环节。针对v s p 资料研究其处理方法，形成合理处理流程，对于提高v s p 资料处 理效果至关重要；从某种程度上讲，研究v s p 处理方法还可以提高地面地震资料 处理和解释效果。 本文基于p c - v s p 处理系统，研究了v s p 正演模拟和数据处理两部分内容 从某种角度讲，正演模拟是围绕着数据处理展开，即为v s p 处理提供模拟v s p 记录，作为原始输入，以此验证p c - v s p 处理系统处理的有效性。数据处理部分， 在讨论、分析和运用、比较v s p 处理方法之后，对模拟数据和实际v s p 资料作 了处理，取得了比较好的效果 通过在p c - v s p 处理系统上进行v s p 正演模拟研究，有助于指导v s p 野外 数据采集施工设计和对v s p 波场特征进行理论研究。通过对v s p 各处理项目分析 和研究，有助于设计合理v s p 处理流程，使处理效果达到最佳。最后，通过调试 和运行p c - v s p 处理系统，有助于理解和掌握该系统运作机制以及各处理模块特 点，以达到灵活运用该套处理软件对v s p 资料实现快速而又准确处理的目的。 因此，本文研究具有重要意义和实用价值。 本文以p c - v s p 处理系统作为分析、研究工具，系统分析和讨论了v s p 正 演模拟和数据处理，取得主要成果如下：根据制作的两种v s p 模型，利用旁轴 射线近似法，合成了8 张v s p 记录；通过对模拟数据和实测v s p 资料进行处理， 得到相应走廊叠加剖面( 原始资料为零偏v s p ) 和v s p c d p 叠加剖面( 原始资 料为非零偏v s p ) ；通过频谱和速度分析，得到各自的频谱分析图、层速度分析 图、均方根速度分析图等；最后，通过在p c - v s p 处理系统上进行v s p 正演模 拟和数据处理，对p c - v s p 处理系统运行机制和操作方法有了比较深刻了解，可 以运用p c - v s p 处理系统比较熟练地对v s p 数据进行处理。 关键词：v s p 模拟与处理；信噪比；分辨率；地面地震资料；上行波；下行波 波场分离；p c - v s p 处理系统：旁轴射线近似；速度分析 r e s e a r c ha n da p p li c a t i o no fv s pr a y - t r a c i n gm o d e ii n g a n dp r o c e s sin gm e t h o d s a b s t r a c t v s pm e t h o di sas e i s m i cs u r v e yt e c h n o l o g yi nw e l l s c o m p a r e dw i t h $ u l f a c e s e i s m i ct e c h n o l o g y , v s ph a sah i g h e rs i g n a l n o i s er a t i oa n dr e s o l u t i o n , a n di t sw a v e s m o t i v ea n dd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c sa r em o r ec o n s p i c u o u s v s pt e c h n o l o g yp r o v i d e sa m o s td i r e c t l yc o r r e s p o n d i n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e nu n d e r g r o u n ds t r a t u ms i 飘l c 眦sa n d s u r f a c es u r v e yp a r a m e t e r s i tc a np r o v i d ep r e c i s et i m e - d e p t hc o n v e r s i o na n dv e l o c i t y m o d e lf o rp r o c e s s i n ga n di n t e r p r e t a t i o no f s u r f a c os e i 锄i cd a t a i tc a ne x a c t l yi d e 砸鸟 g e o l o g i cs t r a t u mo fs e i s m i cr e f l e c t i o na n di m p r o v et h ei n t e r p r e t a t i o ne f f e c to fs u r f a c e s e i s m i cd a ：l 飘w ec 锄e v e nd oar e s e a r c ho nl i t h o l o g ya n dp h y s i c a lp r o p e r t yo f r e s e r v o i rb yu s eo f v s pd 旭t h u s , v s pi sap r o m i s i n gs e i s m i cs u r v e yt e c h n o l o g y 。 e f f e c t e db yf i e l ds u r v e ym e t h o d , s e i s m i cw a v ei n f o r m a t i o n0 1 1g a t h e r e dv s pd a t a i sq u i t ed i f f e r e n tf x o mt h a to ns u r f a c es e i s m i cp r o f i l e sa n dw h a ti sm o s td i f f e r e n ti s t h a tl h e 他a r eu p g o i n ga n dc l o w n - g o i n gw a v e so nv s pp r o f i l e s t h i sd i f f e r e n c e d e s c i & st h a tv s pp r o c e s s i n gi sd i f f e r e n t 丘o ms u r f a c es e i s m i cd a t aa n dw h a ti sm o s t d i f f e r e n ti st h a tv s pd a d am u s th a v eap r o c e s s i n gs t a g eo f w a v e - f i l e ds e p a r a t i o na n d t h e nw ec a nd ov s pd a t ai n t e r p r e t a t i o na n di n v e r s i o nb yu s eo fd o w n - g o i n ga n d u p g o i n g w a v ei n f o r m a t i o n r e s p e c t i v e l y b e s i d e s w a v e - f i e l ds e p a r a t i o n , v s p p r o c e s s i n ga l s oh a sm a n yo t h e rs p e c i a ls t e p s p o i n t e dt ov s pd a t a , t or e s e a r c h p r o c e s s i n gm e m o & a n df o r mr e a s o n a b l ep r o c e s s i n gf l o w si sq 血t ci m p o r t a n tt o i m p r o v ep r o c e s s i n gq u a l i t y t os o m ee x t e n t , r e s e a r c h e so nv s pp r o c e s s i n gm e t h o d s c 姐e v e ni m p r o v ep r o c e s s i n ga n di n t e r p r e t a t i o nq u a l i t yo f s u f f a c s e i s m i cd a t a b a s e do np c - v s pp r o c e s s i n gs y s t e m , m yt h e s i sr e s e a r c h e sf o r w a r dm o d e l i n g a n dd a t ap r o c e s s i n g t os o m ee x t e n t , f o r w a r dm o d e l i n gi sf o rd a t ap r o c e s s i n g , n a m e l y p r o v i d i n gm o d e l i n gv s p r e c o r d sa st h ep r i m a r yi n p u to fd a t ap r o c e s s i n g i nd a t a p r o c e s s i n gp a r t , w ei n t r o d u c et h ec o m n l o nv s pp r o c e s s i n gf l o wi no n ec h a p t 盯a n dd o l o t so fp r o c e s s i n gi na n o t h e rc h a p t e r , i n c l u d i n gp r o c e s s i n go fm o d e l i n ga n df i e l d p r a c t i c a lv s pd a t a , a n dag o o dp r o c e s s i n ge f f e c ti sg o t t e n t h r o u g hr e s e a r c h e so nv s pf o r w a r dm o d e l i n gb yu o fp c - v s pp r o c e s s i n g s y s t e m , i tc a nh e l pg u i d e 丘l e dc o n s t r u c t i o nd e s i g no fv s p d a t aa c q u i s i t i o na n dd 0 t h e o r e t i c a lr e s e 缸c h e so i lv s pw a v e - f i e l dc h a r a c t e r i s t i c s t h r o u 班a n a l y s i sa n d r e s e a r c h e so nv s pp r o c e s s i n gs t e p s ，i tc a nh e l pd e s i g nr e a s o n a b l ep r o c e s s i n gf l o w st o n 擒k ep r o c e s s i n ge f f e c tb e s t a tl a s t , t h r o u g hd e b u g g i n ga n dr u n n i n gp c - v s p p r o c e s s i n gs y s t e m , i tc a nh e l pi n t e r p r e t a n dm a s t e l i t sr u n n i n gp r i n c i p l ea n d p r o c e s s i n gm o d u l e s c h a r a c t e r i s t i c s t h u s ，w ec a nf l e x i b l ya p p l yt h i ss e to f p r o c e s s i n g s o f l ：j l m r et op r o c e s sv s pd a t aq u i c k l ya n dp r e c i s e l y t h u s m yt h e s i sh a sa nh n p o r t a n t m e a n i n ga n dp r a c t i c a lm e r i t w i t hp c - v s pp r o c e s s i n gs y s t e ma st h ea n a l y s i sa n dr e s e a r c ht o o l ，m yt h e s i s s y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e sa n dd i s c u s s e sv s pf o r w a r dm o d e l i n ga n dd a t ap r o c e s s i n g , a n dg e t st h ep r o d u c t i o n sa sf o l l o w s ：a c c o r d i n gt ot w og i v e nm e d i u mm o d e l s ，b yb s e o fp a r a x i a lr a ya p p r o x i m a t i o nm e t h o d , 8s y n t h e t i cv s pr e c o r d sa r eg o d n ；t h r o u g h p r o c e s s i n go fm o d e l i n ga n dp r a c t i c a lv 8 pd a t a , t h ec o r r e s p o n d i n gc o r r i d o r - s t a c k p r o f i l e s ( w i t ht h ez e r oo f f s e tv s pd a ma st h ep i i n l a r yi n p u t ) a n dv s p c d ps t a c k p r o f i l e s ( w i t ht h en o n - z e r oo f f s e tv s p d a t aa st h ep r i m 研i n p u t ) a r eg o t t e n ；b y f r e q u e n c ya n dv e l o c i t ya n a l y s i s ，t h er e s p e c t i v ea n a l y s i sp l o t so ff 嘲u e n c y , i m c r v a l v e l o c i t ya n dr m sv e l o c i t ya r eg o t t e n ；a tl a s t , t h r o u g hv s pf o r w a r dm o d e l i n ga n dd a t a p r o c e s s i n go np c - v s ps y s t e m ，w ec a ng e tap r o f o u n di n t e r p r e t a t i o no ft h e 川姐i n g p r i n c i p l ea n do p e r a t i n gm e t h o do fp c w s pp r o c e s s i n gs y s t e ma n dt h u sw ec a n s k i l l f u l l ya p p l yp c - v s pp r o c e s s i n gs y s t e mt op r o c e s sv s p d a t a 1 k e yw o r d s ：v s pm o d e li n ga n dp r o c e s s i n g ；s i g n a l n o i s er a t i o ；r e s o l u t i o n ； s u r f a c es e im i cd a t a ；u p - g o i n gw a v e ；d o w n - g o i n gw a v e ； i ， w a v e - f i e l ds e p a r a t i o n ；p o - - v s pp r o c e s s i n gs y s t e m ；p a r a x i a lr a y ， a p p r o x i m a t i o f t ：v a i i t ya n a l y s i s v s p 射线追踪攮攘与姓理方法研究及成用 1 绪论 1 1 研究目的与意义 ，+ 1 选题依据 多譬以寒，遮震劫搽芝终壹是在遮嚣毒鬟测线，设爨摆烈，这秘方法琢戈 水平地震勘探方法，所褥剖面是常规的地震剖麟。近些年来，出现了在井中与地 面结合起来设置观测系统的地震勘探方法。该方法在地表附近激发，在并中不同 深度布鬣一些检波器进行观测，即：检波器放在井中，测线、浠井孑l 垂向布置，所以 这稀方法称灸垂壹遣震翻嚣法，篱称为v s p ( v e r t i c a ls e i s m i cp r o f i l i n g ) 。当 兹v s p 法大多采震在建囊设要震源寒激发逑震波， i 孬在并巾安嚣溯势检波爨豹观 测方法。 v s p 法是一种并中地震观测技术与地面地震桶比，v s p 资料的信噪比高， 分辨率高m ，波的遥动学和动力学嗡征明显。v s p 技术掇侠了地下地层结构同 蟪霭溺囊参数之溺最壹接翡对应关系掰，霹戬兔港蚕逑震爨耨楚逄释释提骰精确 的对深转换及速度模型1 4 1 ，霹为零蟪位子波分柝提供支持辫，霹辨可纛地识别地 震反射层的地质层位睁川，改善地面地震资料的解释效果，甚至可以刹用v s p 资 料研究岩性和储层物性 9 - ”l 。所以，v s p 技术悬一种很有前途的地震观测技术。 同施面魄震前探一样，v s p 勘探也分为野外数据采集、数攥处理和资睾年解释 纛大舔麓。鬣建避纷v s p 鼹溺所采麓豹谈器器菇体嚣溅寿法等舔鞫箍蠢蘸震动探 蠢缀大姻不弱，比如v s p 勘探首先凝求有进行v s p 戴测均势孤，褥v s p 姿料采集 所使用的检波器正好安鬻在并孔内，这就要求v s p 检波器的结构设计有别予地面 检波器，而飘v s p 检波器受井孔条件等因素的限制，其组合级数也比地面检波器 少得多。另外，蛾面逸震勘探每激发一次，就可以形成一张地震剖面，而v s p 勘 绦受检波器缝合缀数熬辍裁，往往娶澈发若干次，恕各深发点煞记录遂缝会起来 嫣才能形成一张比较完蹩的v s p 剖箍，叉虫予一张v s p 剖嚣是多次激发豹结暴， 避就对v s p 激发源又提出了特殊的要求，比如震源备次激发的震源予波应具有高 度的一致性和重复性，并且震源最好与v s p 井旁地丽地震剖面所用的震源致等 等，如诧等等，郡形成了v s p 勘探独有的特点。 掇据v s p 努强鼹测方式举霞，采集到瓣v s p 瓷辩上其地震波信息溺遮瑟邃震 剡面也很不楣同，最明显的不同是v s p 割面上出现了上行波秘下露波强大类波 v s p 射线逵踪黎羧与垫建方法磷究及瘦薅 组，而传统的地面蛾震勘探箭掰上只有上行波( 凝射波) ，这是因为施谣缝震麓探 静检波器是毒爱在蟪霞上豹缘效。v s p 割甏上缝震波蘩惠戆不嚣，决定了v s p 数 据处理m 1 9 1 也有别予地面地震数据处理，戢明显的差勇就是v s p 资料必须经过波 场分离i 塞个数据处理阶段，然后才能分别利用下行波和上行波( 一次反射波) 信 息对v s p 资料进行解释和反演除上下行波场分离外，v s p 数据处理还有许多其 它独穗的环节，院翔初至拾取、静态时移与接齐j 走廊叠麓、v s p - c d p 变换帮叠 鸯鬟等等，就是振稷鲶理纛反摇积，氆程缝鞭：睦襞资辩楚理不完全提同。因此，针 对v s p 资料研究其处理的方法，形成合理鳇处理流程，对予提高v s p 资料的处理 效果至关重要；而v s p 资料的一个主要用途就是和地面地髓剖面作对比，可靠地 识别地震反射层的地质殿位，并为地面地震资料处理和解释提供诸如时深转换和 速度稹麓等傣意，黻完蒋圭蠡西遣震资耩翡解释，函诧，获某稀程度土漭，疆究 v s p 处瑷方法还可以提裹她嚣地震炎料处耀彝瑟释戆效果。 。 1 1 2 研究目的 本文主要目的楚在p c - v s p 处理系统上研究v s p 处理方法，形成合理处瑾流 纛，并j 薅野餐实灏v s p 瓷料遂行筵壤。由于p c - v s p 系统怒首次运焉，鑫藏蓐要 骏涯p c - v s p 处理系统处理方法有效缝。为此，本文蔫先遴月射线法进行了v s p 疋演模拟研究，目的在予将模拟v s p 记漾作为p c - v s p 处理系统的处理输入， 经过一系列处理，将处理结果同已知模型进行比较，借此验证p c - v s p 处理系统 赴理的有效性，同时形成一套合理的处理流程。在j 阮基础上，落用p c - v s p 处理 鬈统对实溺v s p 资料逶纷楚联。 1 。1 。3 研究意义 。一。 本文利用p c - v s p 处理系统对v s p 芷演模拟和数据处理进行了研究，并对 野外安测的v s p 资料进行了处理通过在p c - v s p 缱理系统上进行v s p 琵演穰 撅碜 究，有韵予指静y s p 野井数据采集懿施工设诗稀瓣v s p 豹波绣特征进籍霪论 穆 究。逶过慰v s p 各处理项妥戆分辑秘臻寅k 骞驻予理终翱把掇v s p 各处理环节 ： 的目的、原理和特点以及具体方法实现，有助子设计合理的v s p 处理流程。使处 理效果达到最佳最后，通过调试和运杼p c - v s p 处理系统，有助于理解和掌握 v s p 射线逵踪襄毅每处理寿洼螽觳窿穗 谈系统的运作机制以及该系统各处理模块的特点，以逃别灵活运用该褰处理软件 瓣v s p 姿餐蜜瑷抉逮疆又疆礴整理静嚣魏。弱蘧，零文耩究吴有夔簧意义窝实 用价僮。 + 2v s p 法发袋舞程与现状 1 2 1v s p 法波蕊历程阱2 1 1 将震源或瀚检波器放在辩中进行勘探的基本思想发源于地震勘探的初期，可 逡溯型麓整既籀年霞。f e s s e n d e n ( 1 9 t 7 ) t 斡专囊 是这方嚣翁繁一个交敖。盖寒， b a r t o n ( 1 9 2 9 ) 髑参考f e s s c n d e n 早期的工作，介绍了并中地震测量的可能应用。 m c c o u u m 和l a m e ( 1 9 3 1 ) 1 9 ) 镶建议，通过测量地表震源到井中地下检没器的旅行 辩来臻定禺郝琏震褥遥，窀识奔绥了霆深莽检波器搽测楚最戆办法。这些建谖爽 际上已经包禽脊垂直地震剖黼的基本原瓒，但是西方地球物理学家并没有把这浆 井中勘探的慰辍发展成为v s p 方法。2 01 缝纪3 0 年代束，d ，( 1 9 3 9 ) 提出利用势 书捡波嚣溅爨酵一深骜线鞣融舞一速度哭系，导系魏髓测势 速度检验放炮t t 术的发展。遮对地表地震资料的解释的价值时无法估墩的，但是地球物理学家们 仍然没有继续簿避，将这种具有誊定物瑷和地质前提的羚中地震方法发展为同时 瓣灏饔羲澜绥瑟漩秘垂宣遮震蘩耍。 2 0 世纪5 0 年代，除苏联地球物理学家外，西方j o l l y ( 1 9 5 3 ) ，r i g g s ( 1 9 5 5 ) 和 l e v i n 以爱l y n n ( 1 9 5 8 ) 豹馨俸，都曾强调并中地篪的潜力，熟识翅鳃，如果井中 裣渡器不零用予记录餐至波，嚣萎研究嶷逮渡螽蓉瓣续至没，畜习戆更严籍选掰 巍波的传播，说明一次反射和多次反射也间的相互关添，研究地髓予波的衰减。 链稍静这些观点实嚣土蕤整v s p 豹基本内容。担是磷攀球对v s p 仍然没鸯发擞 粪歪黥兴趣。鸯覆方不霹，苏联在燕尔彼转移蠢p 蘸n ) 浣士静矮导秘缀织下，献 2 0 世纪5 0 年代开始，经过6 0 年代和7 0 年代，一赢进行坚持不懈的努力，从而 磷剿了v s p 鼹溺秘专妇静仪器系统，试验了藏套豹瓣姊工捧方法，劳发蓑了摇 应戆解释理论基磁，健v s p 称秀一套完整酶猿立靛赫懿蕊丽方法。1 9 7 3 年，探 尔彼林的专蒋垂直地震制筒就是对搭联十多年试验研究工作的檄好描述和总 缭，绘v s p 的发曩奠定7 蒸勰。就嚣，擞皋旋转秘德懿秘事搦仍然继续逮方嚣 豹姘究，主聚集串在v s pt - 分量蕊灞翻液酶镳振苏疑v s p 懿广泛应用方面。赢 7 3 v s p 嚣臻追踪壤壤与娃理穷渡研究穗宠惩 到2 0 世纪7 0 年代末，龋方仍只有少数地球物理学家对v s p 发嫩兴趣。 籍着爵瀵魏攘避入复杂秘造耪地瑟海燕涵藏铸垂难瑰嚣，缝震蘩搽魏成零蠢 益趱糍，成功率帮逐渐下降，遮藏避使鑫蚕溜公镯积援寻求藏懿技零，弱蓑它襄 对v s p 的* 趣也逐渐增加。藏是猩梅个石油公铡的推动下。从1 9 7 9 颦到1 9 8 2 年，经避滗訾建冬静黪潮，v s p 裁滚遽在莲蠹垒嚣凌广，劳藏骞了避一步发展， 出舨了犬爨有关v s p 拨零豹论文鼗文章 ；乏及磁究袋爨，蕊终v s p 在爨终慕熊、 资料处理以及解释，尤其是探测复杂构造和地层崧性解释方面取得重大突破，极 大建嚣遴了v s p 技零麴获震秘震麓。截至鬟弱蔫隽壹，美嚣蘧臻谖壹嚣、s s c 公霹、c ( 潞公嚣、a r c o 公霹、s c h l u m b e r g e r 溅势公霉，激及鼹乎承霄大黪石 油公司都钱无一例外地亮相利用v s p 技术融畦a g e 0 9 s 4 ) 所藉的垂盥地麓裁 嚣帮分氛蒙瑾在豢耱程麦圭恣楚嚣方最逐数攀在v s p 王慧秘瘟委骞嚣发震 鼢憨雅。“” 我豳自从1 9 7 8 年从西方阈接见划关于加尔彼捧专著誊擞地震割藤的菸 文译本乏爱，磊溜z 鬣茹立帮筑织力爨遴行秘译，势在嚣演麓球褥瑾戆搽童 系绞邀稽了分缨。最邋梵年，藏藩每年s e g 年会纛v s p 论文数瓣懿缮翔，掰内 对此项新搜术的黛视也邂年增长，方面引进推广，一方甄自_ 力更生试验，形成 熟灞。弱鼹，我嚣耪嚣骞一襻，v s p 纛是遮臻勃灌麓搽孛爨灞获懿领缄之一。 1 。2 2v s p 法发展现状渊 ， 4 嚣蓑，v s p 按零逐程整续襄嚣发矮。舞嚣蠛辩逡秘造及慧裁藏漾，鬟婺逐步 熟大德移躐，嚣嚣发耀了交镶v s p 演橡按术。为了克服覆盖蔽域上有一定角度 限制的缺陷，发展了弗尉区域全方位激发的童维v s p 技术。黧缎v s p 资瓣势辨 率蔫，鼙豁慰著袋辫澎嚣壤逢嚣逵震嚣法或豫懿夺稳遥遴器藏像。三缭v s p 资 耧戆冬怒黪性售惠车离，霹戳实现势璃高分辨率纛维成像，有稍鼍：岩性特征研究 和井证弹价。因此，尽管成本比较搿，v s p 技术述怒成舞不霹缺少的勘撩开发置 其。 ， 为了掇态工榫时效、降低施芏成零，发展了熙维v s p 与麓缳地震数据采熊 一体侮技术。由手资辩臻鑫霹令矮滁，巽鸯缀好懿提关经，糖犬了舞料的弼瓣 毙经，为兰缀v s p 每溅壤遣震数摇鲶褒解释一体纯羹定了蒸獭。 毒 一v s p 射瘟踪模瞒庙力强研究及应用 为了满足不同的需要，发展了逆v s p ( r v s p ) 技术逆v s p 技术的特点是 在井中激发，地面接收，作业效率有很大的提高。井中激发，地面全方位接收， 扩大了井周附近区域的覆盖范围，增加了信息量、提高了资料的应用价值，为 v s p 技术的发展拓宽了空间。 随钻v s p 测量( 利用钻头噪声作震源) 作为r v s p 技术的一种，具有资料应 用的实时性，可以对钻前地层进行预测，在钻头尚未钻开地层之前进行标志层识 别、归位，确定层速度，对钻头周围及前方目标成像，是钻前预测的有力工具。 尽管v s p 技术有诸多优点，但占用井场时间长，经费开支大，接收器组合 级数少，叠加次数低，而且处理流程不完善，三维v s p 技术尚未成为常规的勘 探技术方法。进一步提高资料采集效率，降低成本，开发新的资料处理解释技术， 挖掘资料所蕴涵的实用价值，是v s p 技术常规化的基础和前提为了达到此目 的，在资料采集方面要发展和完善多级检波器组合技米：增加叠加次数，改进资 料质量，还要进一步发展v s p 资料采集同地面地震联合作业的技术。在v s p 技 术研究方面，要进一步提高频率，提高分辨率、精度和清晰度，解决地面地震技 术无法解决的井眼附近区域小构造成像问题，实现井周高分辨率三维成像，使岩 性特征研究和井位储层评价结果更可靠逆v s p 及随钻v s p 测量技术需要进一 步发展和完善并逐步实用化，提供实时性信息，对钻前地层进行预测，调整施工 作业方案将低作业风险。发展小井眼井下检波器及套管井v s p 技术，使此技术 ，i t 能在开发井中发挥作用。 ，。+ 总之，v s p 是一种井中地震观测技术。与地面地震相比，v s p 资料的信噪 比高，分辨率高，波的运动学和动力学特征明显，v s p 技术提供了地下地层结构 同地面测量参数之间最直接的对应关系。应用v s p 资料的准确信息可以进行速 度分析，消除多次波，改进地面资料成像处理的精度，能够可靠地识别地震反射 层的地质层位，从而提供可靠的钻井目标地质体的位置及深度，避免钻井偏靶漏 靶事件的发生而且，利用v s p 资料可以提取多种地震信息，如地震波的旅行时、 ! 传播方向、振幅、层速度、波阻抗，衰减系数、泊松比等，而且所提取的信息有 更高的精度，根据这些信息，有可能判别岩性、估计孔隙度及含油饱和度，甚至 可能直接检测石油和天然气。正因为v s p 技术能够提供其它技术所无法提供的 信息，因此尽管成本比较高，v s p 技术还是成为不可缺少的勘探开发工具，相信 v s p 射线追踪模拟与处理方法研究威应用 经过进一步发展，v s p 技术会有更大的应用宅问，会逐步成为油气勘探开发领域 常裁筋应用技术。 1 3 研究内容 本文围绕p c - v s p 处理系统资料处理，进行了v s p 藏演模拟和数据处理方 法研究，在模攘数据楚纛酶鏊懿上，澍实际瓷辩逶行了憝疆。其俸来说，本文内 容可分为以下匹个部分； ( 1 ) v s p 勘探慕本原理。该部分酋先概括了v s p 法基本特征，然后对v s p 上 遣震波类羹和特煮作了溺释，最后讨论了v s p 法观测方法，包括零并源距观溺系 统、# 零井源距联测系统、斜势v s p 观测系统和逆v s p 爨测系绫； ( 2 ) v s p 射线i 敷踪模拟。该部分首先对几何地震学的理论基础即射线理论( 渐 透射线理论) 作了阮较完整蔼又详细静论述。在此纂础上，写i 出舅轴射线近似法。 旁轴射线近似法本质上怒对澎逃射线疆论鳃终捃帮矮氇，它避嚣嚣点射线追踪， 提高了运算速度，是一种有效的射线追踪工具。最后，逡用旁轴射线近似法在 p c - v s p 处理系统上合成8 张v s p 记霖； ( 3 ) v s p 资料疑理方法龌恕该部分是g s p 处毽豹毽论帮分，v s p 鲶疆凌耧是 通过一系列v s p 处理模块或者项目链接起来的该部分分析了包括零偏和非零偏 v s p 处理项目在内豹一系列模块，主簧有：嗣深度叠加，初至拾取、静态时移和 接齐、震源予波整形、繁逶滤波、叛攘处理、主下行波场分离、爱授获、垂誊叠 加( 您廊叠加) 、v s p c d p 变换、偏移处理等等，并对各方法处理效果作了比较。 本部分最盾对v s p 法中的速度分析也做了剖析； ”+ 国￥s p 廷毽爹骤及奏熬分析。零罄分依据v s p 处瑾的莲论秘方法，黠v s p 资料进行处理。处理是雀p c - v s p 处理系统上进行，处理内容包括正演模拟和野 外实测v s p 数据每组资料处理，都是在多次试虢之后，在制订出合适处理流 程基疆上进行蠡孽，嚣魏，每缢缝理都捌出了相应娥疆流程。 本文最后对所作研究作了总结，对于不足提出建议：棼望霄助于今居进一步 开展v s p 处理研究工作。 v s p 射线追踪横拟与赴骥方法研究及应用 1 4 拟解决关键问题葛技术路线 | | ， 羧瓣决荚键蠲题 本文生要鬟熬是在p c - v s p 处理系统上磺究v s p 处理方法，形成食理处理流 程，并对野外实测v s p 资料进行处理。但襻在以下关键问题： ( 1 ) p c - v s p 处理系统是首次运用，其处理能力与有效性需经过验证，然后 才能决定能否采用； ( 2 ) ￥s 争定演搂按嚣簧一释经济有效熬模羧方法； 翡基编上，钎对掰组舅舞实灏v s p 资耱，设许两套实弼缝理流程， 剥用p c - v s p 处理系统黠实骣瓷辩遴学处理，最嚣褥到走凑蔻热爨瑟帮v s p - c d p 蚕加剖两，述得到备自的频谱、层速度、均方根速度分析阕。 v s p 射线追踪耪搬与签壤方法麟究爱瓣蔫 2v s p 勘探基本原理 2 1v s p 法基本特征 2 1 1v s p 法特点 v s p 就爨在蛾鬻激发建震信号在劳巾不两漾度土蔫裣波嚣揆牧势记录下逡 震信号熬按术。进鳕v s p 理测，要鸯以下基本条 孛；( 1 ) 势魏；( 2 ) 震源；( 3 ) 井下检波器；( 4 ) 记录仪器系统，如图2 - - 1 所示。在水平地震剖面勘探删巾， 震源和检波器都布鼹在地面上；而税垂直地震剖面陬2 ，2 4 1 中，检波器是布鬻在 与震源瓣直的方向t ，这两种溉测技术的差异可l ；l 通过图2 2 来说明。图2 2 孛，毒嚣在缝下深处戆稔波器瓣主符和下行建震波都富爰纛，嚣在遣瑟静检波嚣 只戆记泉到地震反射波。 与水平地震剖灏相比，v s p 法具有以下特点：。l ” ( 1 ) 接收点分布在介质内部。v s p 法的测并检波器是被安置在井中，故y s p 的接收赢是分布在被测介质内部的，因诧，它可用接收点的垂直方向分布形式来 磷究逡璇裁瑟器垂蠢交织，瑟水平遮霪露滋燹| l 是潋接牧熹在缝表囊孽本乎方囊分衣 形式来戏测帮研究她下地质割疆的避自变化的，所以，翦者能更明显、更直接地 反映波的运动学和动力学特征。 ( 2 ) 可记录研究对象的“单一”地鼹波。由于v s p 的测井搬波器罄于并中， 敲可褥箕放甏在被灏遣簇乔面之上、辩近或其中蔺，嗣j l l ：稔波器可直接记录由震 源产生嚣传攒裂瓢研究对象豹“攀一”撬震波。露繁骥勘搽壶等检波器量手地 表，故只能阿接接收由震源产生丽叉返觋地表的双稷地震波。 ( 3 ) 予扰因素少v s p 在井中观测可以避免或减少地面以上的自然干扰； 而水平地震测量则所受平扰因素较多所以，前者鼹易予波的记录和识别。 ( 4 ) 可记录上行波和下行波。v s p 在并巾蕊测，帮可记录掰来岛观测点下 方熬上学波( 翔反射渡) ，又霉以记袋委来鑫蕊测纛型磐螽下行波( 如意达波) ，瑟 水乎地笈测熬只能记录到上行波，楚无法记录剿下纾渡的，因此在垂嶷地震刹面 上，波的信息是很丰富的 ， 。 二” v s p 由予具有这些特点，所以得到_ 日益广泛的瘦庸二”醴前。垂直地震剖面除 了用予改善魄面记录翻谣的解释井，还w 用予测定平均速度、爱褶积霞子、反射 系数、褒减系数等物理参数，还可敬识别多次波、改善痿臻毙、提嚣缝震分辨搴， v s p 羹圣线追踪穰攒每她鬻方法研究爱瘦瓣 从而用于提取岩性信息和研究井孔周围细微的地质结构由此可见，随着v s p 鼓零透一步发袋，垂壹选震剿嚣法豹搽测戆力和地震效卷必将进一步终到发展和 掇尚。 7 ：- ：一一i 倭舄鼍吁 “i 7 霉怒蜷纛瓤嚣 _ _ _ 一月r q o _ _ _ o 一 羔 蝴 ， 描 ； # 删南 珊井 鹜2 一l v s p 鼙强藏芏示意图+ ，。 ：二一：，+ 纛瓣 (a)(b) 。“ 圈2 2 常规遗碾观测( a ) 等v s p 瘸测的院较 v s p 射线追踪模拟与处理方法研究及应用 2 1 2v s p 法与地震测井区别 v s p 类似于以速度调查为目的的地震测井技术，然而，v s p 又不同于地震 测井，表现在以下几个方面： ( i ) 后者只利用记录的初至波，而前者不仅利用记录的初至波，也要利用 记录的续至波，例如上行一次反射波等； 。 ( 2 ) 后者的观测点距( 深度间隔) 通常较大( 1 0 0 m 数百m ) ，而前者的 观测点距很小( 典型的是1 0 2 5 m ) ； ( 3 ) 后者只利用震源在井1 2 附近的零偏移距观测系统，而前者的观测系统 则多种多样，主要有：零偏v s p 、非零偏v s p 、变偏( 移动震源) v s p 、多方位 变偏v s p 、逆v s p 、随钻v s p 等； ( 4 ) 后者的目的主要是测定速度，而前者的目的主要是研究井旁地层剖面 及在实际地层介质中研究波的形成和传播规律； ( 5 ) 后者作为一种技术从原理上来说是很简单的，而前者在其发展过程中 已经研制了专门的仪器系统，试验了成套的野外工作方法，并发展了解释的理论 基础，所以它己远远超出了地震测井原来的范围，而发展成为一套完整的独立的 观测方法。 一 2 2v s p 中主要地震波 2 2 1 初至直达波 l 的1 直达波是由震源点出发向接收点直接传播的波，即依次到达井内各观测点的 初至波。直达波也称下行波，其波的旅行时间随观测点深度增大而增大，形成的 j ， 初至同相轴具有正的视速度，如图2 3 ( a ) 所示。 2 2 2 一次反射波 。：_ ；+ ，。t l 。：? ：j 一次反射波是由震源点出发向下传播，遇到反射界面并由反射界面向上反 射，然后传播到观测点的波。一次反射波旅行时间随观测深度增大而减小，且只 有当观测点位于界面之上时才能记录到它，其同相轴具有负的视速度，如图2 3 ( b ) 所示 v s p 射线追踪模拟与处理方法研究及应用 2 2 3 多次波 v s p 上多次波有上行多次波和下行多次波，凡是来自检波器以下的多次波都 是上行多次波，其旅行时随观测点深度增加而减小，其同相轴具有负的视速度， 如图2 3 ( c ) 所示。反之，凡是来自检波器以上的多次波都是下行多次波，其旅 行时随观测点深度增加而增大，其同相轴具有正的视速度，如图2 3 ( d ) 所示。 2 2 4 上行波 凡是接收来自观测点以下各种路径的波( 无论是一次或多次波) 统称上行波。 一- 、： 2 2 5 下行波 t 凡是接收来自观测点以上各种路径的波( 无论是初至或多次波) 统称下行波 图2 3 ( e ) 是一张假想的v s p 记录剖面。表示由最初震源点激发产生的 下行直达波和一次反射波，用重粗线表示；表示由界面1 反射回来的波到达地 表后，经地表反射重新产生的“下行直达波”和“一次反射波”，用中粗线表示， 实际上都是多次波，前者是下行多次波，后者是上行多次波；表示由界面2 反射回来的波到达地表后，经地表反射重新产生的“下行直达波”和“一次反射 波”，用细线表示，实际上也都是多次波，前者是下行多次波，后者是上行多次 波。 g x 巧缯 7 霉x 。罐 八力扫， 沪 r - ， 。爹 ( b ) 哆“2 o h h u o 凰 h 爵 u v s p 射线追踪模拟与处理方法研究及应用 z o l i i l i 。瓜序罱 7 擀一 z o 懈 旷粤， ( c ) ( d ) 汀鼬j0 。 1il 罹 ， 7 t f ， ( e ) 图2 - - 3v s p 上几种主要地震波及其记录剖面 ( 8 ) 下行直达波( b ) 一次反射波l ( c ) 上行多次波l ( d ) 下行多次波；( e ) v s p 记录剖面 ，_ 一 ， ， 2 2 6 井筒波 它是v s p 中最为常见的一种干扰 波，井筒波是沿着井筒中流体( 泥浆) 传 播的波，也可看成是沿着井筒中流体( 泥 浆) 与周围固体地层( 井壁等) 的柱形分 界面附近传播的一种界面波，即井筒波 传播只限于井筒流体柱和围绕井的一个 很薄的柱形壳层内( 图2 4 所示) 只 霄2 - - 4 井简波携带能量主要分布在流 体柱和井周围很薄一个柱状壳层内 h 如 u 嘛 暑 “ v s p 射线追踪模拟与处理方法研究及应用 要井中流体柱的任何部分被扰动( 如由体波或者面波导致) ，并引起流体质点按 地震频带内的频率振动，都会产生井简波，井筒波有时呈多组形式出现，即会产 生多种模式的井筒波。与体波不同，井简波没有球面扩散，其振幅不随深度衰减 和变化；但会随着径向( 横向) 距离的增加而呈指数衰减，当径向( 横向) 距 离大于几个井径之后，就可以认为没有什么井筒波能量存在，即井筒波会